裝甲車輛頂部防護(hù)需求及對(duì)策分析

徐龍?zhí)?，付昭旺，?穎，劉瑞之

(中國(guó)人民解放軍32184部隊(duì)，北京 100072)

從中東戰(zhàn)爭(zhēng)、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)等諸多現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭(zhēng)中可以看出，在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上，不僅傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式出現(xiàn)了許多新特點(diǎn)，而且一些新的作戰(zhàn)樣式也應(yīng)運(yùn)而生。諸多戰(zhàn)例中裝甲車輛損傷特點(diǎn)表明：新作戰(zhàn)樣式對(duì)車輛頂部的防護(hù)能力提出了新的需求，這一變化必須引起裝甲車輛論證、研發(fā)領(lǐng)域的高度重視。針對(duì)這一問(wèn)題，本文從“需求”和“對(duì)策”兩個(gè)層面對(duì)裝甲車輛頂部防護(hù)技術(shù)進(jìn)行論證分析。

1 裝甲車輛頂部威脅及防護(hù)需求分析

1.1 頂部威脅分析

1.1.1 打擊對(duì)象

從圖1可以看出，有的攻頂武器呈現(xiàn)“一對(duì)一”的特點(diǎn)，主要打擊單車。而遠(yuǎn)程火力在彈道的末端往往呈現(xiàn)“一對(duì)多”或“多對(duì)多”的特點(diǎn)，主要打擊裝甲集群。據(jù)此，可以將攻頂反裝甲武器分為“點(diǎn)打擊”和“面打擊”兩類，如圖2所示。

“點(diǎn)打擊”攻頂武器主要以單車為毀傷目標(biāo)，主要包括各種精確制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈、槍、炮等?！包c(diǎn)打擊”反坦克武器射擊距離相對(duì)較近，通常在500～4 000 m之間。

“面打擊”攻頂武器主要以裝甲集群為毀傷目標(biāo)，主要包括各種平臺(tái)發(fā)射的子母彈、末敏彈、末制導(dǎo)炮彈、多聯(lián)裝火箭彈等。這種反坦克武器大多屬于遠(yuǎn)程火力，射程可達(dá)十余公里以上。與“點(diǎn)打擊”反坦克武器相比，這種彈藥通常成本較低，更便于大量裝備。與普通炮彈、炸彈不同，這種彈藥通常安裝有簡(jiǎn)易的紅外、毫米波等探測(cè)裝置，尋找到目標(biāo)后就發(fā)起攻擊，因此命中精度較高，具有良好的作戰(zhàn)效能，是近年來(lái)反坦克武器的研發(fā)重點(diǎn)。

1.1.2 毀傷機(jī)理

由前文可見(jiàn)，攻頂反裝甲武器的種類多樣，型號(hào)繁多。但是，僅從毀傷機(jī)理角度來(lái)說(shuō)，基本可以分為穿甲型戰(zhàn)斗部、破甲型戰(zhàn)斗部、破片型戰(zhàn)斗部和爆炸成形戰(zhàn)斗部等4種。以此對(duì)圖1進(jìn)行進(jìn)一步分類，得到圖3。

在圖3中，穿甲型彈藥和破甲型彈藥是兩種較為傳統(tǒng)的反坦克彈藥，其機(jī)理這里不再詳述。就20～30 mm口徑的機(jī)載機(jī)關(guān)炮來(lái)說(shuō)，在1 000 m距離上的穿甲威力通常在數(shù)10 mm左右。破甲型彈藥的裝藥結(jié)構(gòu)從單級(jí)戰(zhàn)斗部逐步發(fā)展為串聯(lián)戰(zhàn)斗部，甚至三級(jí)戰(zhàn)斗部，其破甲威力已達(dá)到1 300 mm RHA。

破片型彈藥主要依靠彈體爆炸產(chǎn)生的破片對(duì)裝甲車輛進(jìn)行毀傷，其典型代表是各種口徑的殺傷爆破彈或榴彈、部分反坦克地雷。這種彈藥產(chǎn)生的高密度破片雖然難以穿透坦克的裝甲，但可以對(duì)坦克的觀瞄設(shè)備、火炮身管、高射機(jī)槍等重要外露部件構(gòu)成嚴(yán)重毀傷，從而使坦克喪失戰(zhàn)斗力。另外，有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種彈藥命中坦克爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)對(duì)車輛內(nèi)部機(jī)件也有一定的破壞作用。

本文中,各DG單元初始虛擬阻抗值相等,僅利用本地和鄰居的虛擬阻抗和電流信息調(diào)節(jié)。另外,負(fù)荷迅速變化且等效輸出阻抗仍然存在差異時(shí),為了確保電流的均勻分配,在下垂控制中添加電流控制器,進(jìn)一步調(diào)節(jié)輸出電流,使各DG單元控制中實(shí)現(xiàn)相同的電流增量。

爆炸成形戰(zhàn)斗部(EFP，Explosively-Formed Projectile)，亦稱自鍛成形戰(zhàn)斗部(SFF，Self-Forging Fragment)，是智能攻頂反裝甲武器較為獨(dú)有一種戰(zhàn)斗部[11]，有必要給予高度關(guān)注。爆炸成形戰(zhàn)斗部與破甲彈戰(zhàn)斗部的結(jié)構(gòu)形式相似，主要差別在于藥形罩的錐角。爆炸成形戰(zhàn)斗的藥型罩錐角通常大于120°(破甲彈戰(zhàn)斗部的藥型罩錐角通常小于90°)，呈現(xiàn)淺碟狀。爆炸成形彈丸的形成過(guò)程見(jiàn)圖4(a)。裝藥爆炸后，藥型罩在爆轟產(chǎn)生的高溫、高壓作用下，由中心開始進(jìn)行突出和翻轉(zhuǎn)，最終形成一個(gè)彈丸，而不是一束射流。該彈丸的長(zhǎng)細(xì)比在2～5的范圍內(nèi)，有的帶尾裙圖4(b)。

爆炸成形彈丸速度可達(dá)2 000～3 000 m/s，穩(wěn)定飛行距離可達(dá)150 m。爆炸成形彈丸對(duì)裝甲鋼的侵徹與穿甲過(guò)程類似，該過(guò)程也經(jīng)過(guò)開坑、絕熱剪切、沖塞、背崩等過(guò)程。所不同的是爆炸成形彈丸與穿甲彈相比更容易使裝甲鋼的背面產(chǎn)生大面積崩落，形成的破片對(duì)車內(nèi)人員、設(shè)備的威脅很大。在實(shí)驗(yàn)中曾發(fā)現(xiàn)，1.46 kg的爆炸成形戰(zhàn)斗部藥型罩，擊穿靶板后，回收的藥型罩破片達(dá)1.04 kg，占原重量71.2%，同時(shí)還收集到靶板破片5.08 kg。由此可見(jiàn)爆炸成形彈丸具有良好的毀傷后效。由于爆炸成形彈丸在侵徹方向上的長(zhǎng)度均小于射流和穿甲彈體，因此相對(duì)而言更不容易受到反應(yīng)裝甲等防護(hù)技術(shù)干擾。

1.2 頂防護(hù)需求分析

如前所述，多樣化的打擊手段，催生了多種作戰(zhàn)樣式的出現(xiàn)。諸如電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)、陸?？找惑w戰(zhàn)、全縱深打擊戰(zhàn)、精確打擊戰(zhàn)、非接觸戰(zhàn)、行動(dòng)中心戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)、非線性作戰(zhàn)乃至非對(duì)稱作戰(zhàn)等新作戰(zhàn)樣式層出不窮。在這些作戰(zhàn)樣式中，利用信息引導(dǎo)火力實(shí)施遠(yuǎn)程精確打擊是共同特點(diǎn)，對(duì)裝甲車輛頂部防護(hù)提出了共性需求。

從“信息引導(dǎo)火力”層面，對(duì)裝甲集團(tuán)的探測(cè)、識(shí)別往往是根據(jù)裝甲車輛頂部目標(biāo)特性完成的。一方面，出于操作使用和維修保障的需要，裝甲車輛的頂部存在較多的艙門、檢查窗、進(jìn)排氣窗等熱特征明顯的部位。另一方面，出于設(shè)計(jì)約束，雖然整車的側(cè)向外形可以采用諸多手段進(jìn)行偽裝，但是難以改變頂部投影的長(zhǎng)寬比例和外形。這就為敵方的多頻譜偵察和制導(dǎo)提供了有利條件。因此，裝甲車輛頂部目標(biāo)特性的控制和隱身設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。

從“遠(yuǎn)程精確打擊”層面，頂部往往是遠(yuǎn)程反裝甲武器優(yōu)先選擇的攻擊角域。裝甲車輛在地面背景中，水平方向往往會(huì)被各種復(fù)雜地物所遮擋。遠(yuǎn)程火力為了跨越遮擋實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離打擊，彈道的末端均呈現(xiàn)向下打擊的特點(diǎn)[2]。選擇裝甲車輛的頂部進(jìn)行攻擊是一個(gè)簡(jiǎn)單有效的辦法。爆炸成形、破甲射流、預(yù)制破片等多種戰(zhàn)斗部，能夠保證對(duì)頂部裝甲實(shí)施有效侵徹?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中裝甲集團(tuán)首先需要解決的往往是在敵方多種大威力遠(yuǎn)程火力打擊下生存的問(wèn)題。因此裝甲車輛必須采用多樣化頂部防護(hù)手段以應(yīng)對(duì)遠(yuǎn)程反坦克武器的威脅。

另外，在城市作戰(zhàn)中，高層建筑、立交橋等人工設(shè)施的存在，使得利用裝甲車輛的火力死角對(duì)其頂部的打擊更為容易。俄羅斯對(duì)在城市戰(zhàn)中被擊毀坦克的分析結(jié)果表明：城市環(huán)境大大縮短了交火距離，輕武器的交火距離通常都小于100 m。裝甲車輛的威脅方向是全方位的。俄羅斯坦克的前部裝甲在水平面上可以抵御便攜式火箭筒的攻擊，但是車臣反坦克小組往往利用高層建筑物從頂部攻擊俄羅斯坦克的艙門、動(dòng)力艙頂甲板等薄弱部位，取得了顯著戰(zhàn)果。攻擊角度的變化對(duì)裝甲車輛頂部的裝甲防護(hù)能力提出了新的需求。

2 國(guó)外頂部防護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

鑒于裝甲車輛頂部的威脅日趨嚴(yán)重，軍事技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家均采用多種方式加強(qiáng)己方裝甲車輛的頂部防護(hù)。由于信息渠道有限，其車輛內(nèi)部在總體設(shè)計(jì)上采取什么措施尚不明確。但僅其外部設(shè)計(jì)來(lái)看，隱身化改進(jìn)、研發(fā)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、加強(qiáng)裝甲防護(hù)是3條主要途徑。

實(shí)戰(zhàn)證明，在高技術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)上，降低信號(hào)特征能有效降低主戰(zhàn)坦克被敵方偵察設(shè)備探測(cè)的幾率，實(shí)現(xiàn)己方作戰(zhàn)行動(dòng)的突然性，同時(shí)降低各類反坦克導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能?！半[身化”是未來(lái)武器裝備提高戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，發(fā)揮作戰(zhàn)效能的重要技術(shù)途徑。近幾年內(nèi)，各種具有鮮明隱身化設(shè)計(jì)特點(diǎn)的新型主戰(zhàn)坦克或演示樣車不斷出現(xiàn)，充分說(shuō)明國(guó)外裝甲車輛總體隱身技術(shù)研究已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。裝甲車輛隱身已經(jīng)從概念研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，逐漸進(jìn)入到工程應(yīng)用和融入總體設(shè)計(jì)階段。圖5是白俄羅斯著名的米諾托爾裝甲武器制造公司和俄羅斯的三家軍工企業(yè)共同研制出的“2T”裝甲偵察車。該裝甲偵察車重約27 t，乘員3人。該車最大特點(diǎn)是具有優(yōu)良的隱身性能。

出于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所限，裝甲車輛的頂部裝甲在厚度和重量上均受到苛刻限制，其防護(hù)能力大大低于目前的攻頂彈藥的威力。因此，研發(fā)具備頂部防護(hù)能力的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)被普遍認(rèn)為是加強(qiáng)頂部防護(hù)的有效途徑。圖6是烏克蘭研制的“阻擊網(wǎng)”(Zaslon)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)以及美國(guó)提出的主戰(zhàn)坦克綜合防護(hù)系統(tǒng)工作過(guò)程示意圖。由圖6中可見(jiàn)，兩種防護(hù)系統(tǒng)均考慮了對(duì)攻頂武器的主動(dòng)攔截。

在裝甲防護(hù)方面，加裝復(fù)合裝甲和反應(yīng)裝甲是較為常用的頂防措施。模塊化是裝甲防護(hù)設(shè)計(jì)的重要研究?jī)?nèi)容。模塊化防護(hù)系統(tǒng)可以適時(shí)更新裝甲材料，縮短維修時(shí)間，并降低購(gòu)置成本，具有對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)更為靈活的適應(yīng)能力。例如，以色列的梅卡瓦III、IV均在炮塔頂部和車體動(dòng)力艙的頂部安裝了模塊化的復(fù)合裝甲防護(hù)(圖7(a))。圖7(b)是披掛反應(yīng)裝甲的T-72主戰(zhàn)坦克。從中可以看出，反應(yīng)裝甲也是加強(qiáng)頂部防護(hù)的手段之一。

除此之外，從各國(guó)基于在城市戰(zhàn)中積累的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)自己的裝甲車輛進(jìn)行的改進(jìn)中，也可以看到加強(qiáng)頂部防護(hù)的一些措施。例如，據(jù)《簡(jiǎn)氏防務(wù)周刊》2006年6月7日?qǐng)?bào)道，法國(guó)地面武器工業(yè)集團(tuán)(Giat)將在今年的歐洲薩特利防務(wù)展上展出一種專門用于城市作戰(zhàn)的“勒克萊爾”主戰(zhàn)坦克，稱為“勒克萊爾”AZUR(城市戰(zhàn))，見(jiàn)圖8(a)。為了提高車輛在城市地區(qū)作戰(zhàn)的生存能力，該車裝備了增強(qiáng)型防護(hù)組件。其中包括在炮塔和動(dòng)力艙頂部加裝的附加防護(hù)裝置。圖8(b)是用于城市作戰(zhàn)的“雌虎”原型車所安裝的厚重的車體頂部裝甲。

在頂部防護(hù)性能評(píng)價(jià)方面，北約標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議STANAG4569/AEP55中對(duì)5.56 mm、7.62 mm、14.5 mm、25 mm等不同口徑槍彈、炮彈、破片和爆炸物劃分了不同防護(hù)等級(jí)，為頂部防護(hù)性能評(píng)價(jià)提供了參考。

3 裝甲車輛加強(qiáng)頂部防護(hù)對(duì)策分析

從具體情況出發(fā)，我們提出應(yīng)對(duì)頂部威脅的基本思路是“戰(zhàn)術(shù)技術(shù)結(jié)合，主動(dòng)被動(dòng)并舉”。即通過(guò)采取防護(hù)技術(shù)手段加強(qiáng)單車的防護(hù)性能水平，通過(guò)合理、靈活的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用，揚(yáng)長(zhǎng)避短，以求裝甲車輛在實(shí)際對(duì)抗中獲得較高的生存概率。

對(duì)于武裝直升機(jī)和對(duì)地攻擊機(jī)等攻頂威脅，不論對(duì)單個(gè)目標(biāo)還是集群目標(biāo)，其均具有很強(qiáng)的打擊能力。裝甲車輛的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)決定了與之對(duì)抗中必然處于劣勢(shì)。這種情況下必須立足體系對(duì)抗，合理運(yùn)用新戰(zhàn)法，在加強(qiáng)預(yù)警能力和裝甲集群防空能力的同時(shí)，通過(guò)增加裝甲車輛對(duì)攻頂威脅信息的獲取能力和對(duì)空中威脅的驅(qū)離能力，同時(shí)加強(qiáng)乘、載員重點(diǎn)部位抗彈防護(hù)以及加強(qiáng)車輛戰(zhàn)場(chǎng)可維修性設(shè)計(jì)，共同達(dá)到人員可生存，裝備可修復(fù)的防護(hù)目標(biāo)，提高戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。

對(duì)于末敏彈、智能攻頂反裝甲子彈、攻頂?shù)乩椎裙ロ斖{，雖然可以通過(guò)裝甲防護(hù)技術(shù)解決，但是會(huì)給整車的關(guān)重指標(biāo)，如重量、外形尺寸等帶來(lái)無(wú)法接受的不利影響。采用主動(dòng)防護(hù)和有針對(duì)性的防二次效應(yīng)措施，加強(qiáng)整車及關(guān)重部件抗沖擊振動(dòng)設(shè)計(jì)是一條有效的技術(shù)途徑。防護(hù)目標(biāo)為人員可作業(yè)，車輛可降級(jí)使用。

對(duì)于破甲子彈、攻頂導(dǎo)彈和常規(guī)單兵武器等攻頂威脅，裝備數(shù)量大、使用方式多種多樣，具有無(wú)法預(yù)測(cè)、防不勝防的特點(diǎn)，因此必須依靠裝甲車輛本身的防護(hù)性能來(lái)解決。主要技術(shù)途徑為以不擊穿為原則，加強(qiáng)頂部被動(dòng)防護(hù)，加強(qiáng)外露關(guān)重設(shè)備的防護(hù)，以達(dá)到人員安全，車輛基本正常的目標(biāo)。

總之，結(jié)合以上分析和圖1所示的攻頂威脅分析，可以明確應(yīng)對(duì)頂部威脅手段的定位。頂部防護(hù)必須從戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)層面綜合考慮，技術(shù)途徑必須采用主動(dòng)、被動(dòng)防護(hù)結(jié)合。

4 結(jié)論

1) 爆炸成形戰(zhàn)斗部侵徹機(jī)理及研究。深入了解該戰(zhàn)斗部在結(jié)構(gòu)和性能上的特點(diǎn)，系統(tǒng)測(cè)試、分析其對(duì)典型裝甲防護(hù)材料的侵徹機(jī)理和規(guī)律，通過(guò)有限元等計(jì)算/仿真技術(shù)建立基本數(shù)學(xué)模型，以求為工程研制提供必需的理論基礎(chǔ)。

2) 裝甲車輛頂部被動(dòng)防護(hù)技術(shù)優(yōu)化研究。在與總體單位充分協(xié)調(diào)和交流的基礎(chǔ)上，以復(fù)合裝甲和反應(yīng)裝甲為兩條技術(shù)途徑，完成現(xiàn)有被動(dòng)防護(hù)技術(shù)的優(yōu)化和工程化設(shè)計(jì)。如果有可能，探討兩條技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”的可行性?？傊?，以為具體型號(hào)提供設(shè)計(jì)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理的頂部防護(hù)裝甲部件為最終目標(biāo)。

3) 裝甲車輛頂部主動(dòng)防護(hù)頂層設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究。通過(guò)工程研制牽引，加快引進(jìn)消化的進(jìn)度。同時(shí)適當(dāng)融合國(guó)內(nèi)具有的干擾、攔截技術(shù)儲(chǔ)備，形成適合裝備特點(diǎn)和作戰(zhàn)使用方法的頂部主動(dòng)防護(hù)頂層設(shè)計(jì)。并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)開展工程設(shè)計(jì)。為下一步裝甲車輛頂部主動(dòng)防護(hù)裝置的研發(fā)提供有力的技術(shù)支撐。

4) 裝甲車輛頂部防護(hù)技術(shù)性能評(píng)價(jià)方法研究。系統(tǒng)論證、研發(fā)威力穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)彈，總結(jié)有效彈判據(jù)，提出頂部防護(hù)性能試驗(yàn)方法，確定相關(guān)評(píng)價(jià)模型。以上基礎(chǔ)性問(wèn)題的突破將為裝甲車輛頂部防護(hù)技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。